Industriel 3-D-print går på skateboard

Kajak padler, snesko, skateboards. Udendørs sportsudstyr plejede at være et hårdt marked for 3-D-print at bryde ind på, men smeltet partikelfremstilling (FPF) kan ændre det.

Et team ledet af ingeniører fra Michigan Technological University og re:3-D, Inc. udviklede og testede Gigabot X, en open source industriel FPF 3-D printer, som kan bruge affaldsplastikpartikler og omdanne det til store, stærke print. På grund af de unikke udfordringer, som sportsartikler giver – størrelse, holdbarhed, specificitet - holdet valgte flere Upper Peninsula-inspirerede genstande.

I deres nye avis, udgivet i Additiv fremstilling , holdet opstiller, hvordan fantastiske laboratorier, som er prototyping og tekniske workshops, der tillader personlig digital fremstilling, og andre 3-D udskrivningshubs som makerspaces, offentlige biblioteker eller skoler kan økonomisk opretholde sig selv, mens de udskriver miljøvenlige produkter ved hjælp af FPF. I nogle tilfælde, investeringsafkastet for en Gigabot X nåede over 1, 000 procent til brug med høj kapacitet parret med genanvendeligt råmateriale.

"Dette er ikke en gadget til at lave legetøj til dine børn; dette er en industriel maskine beregnet til at lave ægte, stor, højtydende produkter. Med godt 1, 000 Fab Labs verden over spreder sig hurtigt og omdannes til miljøvenlige 'grønne fab-laboratorier', Gigabot X kunne være et nyttigt værktøj til at tilføje til deres tjenester såvel som andre makerspaces, " sagde Joshua Pearce, Richard Witte begavet professor i materialevidenskab og -teknik og professor ved Institut for Elektro- og Computerteknik. "Selvfølgelig, til vores test ønskede vi at bruge genbrugsplast."

Det er et kendetegn ved Gigabot X - sidste år viste en Michigan Tech og re:3-D-samarbejdsundersøgelse, at den kunne bruges med en bred vifte af plastik plukket fra affaldsstrømmen for at leve videre i et nyt produktivt liv. Systemet er baseret på et tidligere design fra MOST Lab, genbrugsrobotten, som laver affaldsplastfilament til 3-D printere. Pearces team har undersøgt bedre måder at sortere på, sigte og klassificere plastik for at forbedre dets 3-D-printbarhed. Smeltning og ekstrudering, imidlertid, svækker plastik, den kan modstå fem cyklusser, før den er mekanisk kompromitteret. Det nye med Gigabot X er den proces, der kaldes smeltet partikelfremstilling (FPF) eller fusioneret granulær fremstilling (FGF), der springer trinnet med fremstilling af filament over før 3-D-print og sparer på én smeltecyklus. I bund og grund, den udskriver direkte fra strimlet affald. Gigabot X's størrelse og alsidighed til at bruge ethvert materiale inklusive affald afspejles i maskinens økonomi.

Selvom det ikke er billigt efter husstandsstandarder - kører Gigabot X omkring $18, 500 – forhåndsinvesteringen har et større potentielt afkast. Holdet brugte tre casestudier:et skateboarddæk, dobbeltbladet kajak-pagaj – både i børne- og voksenstørrelse monteret på et aluminiumsrør – og snesko.

Ved at bruge deres sportsartikler, Pearce og hans team sammenlignede omkostningerne ved low-end og high-end muligheder for kommercielt tilgængelige produkter, print med kommercielt filament, print med kommercielle piller og print med genbrugsplast. De kørte disse mod fire kapacitetsscenarier:kontinuerlig udskrivning, en ny start om dagen, to nye starter om dagen og udskrivning en gang om ugen. Den printede kajakpagaj, som var det sværeste at producere og sammenligne på grund af metalrøret, var økonomisk sammenlignelig med den billigste hyldepagaj. Skateboards og snesko var både nemme at producere og betydeligt lavere i omkostninger end kommercielle produkter. FPF-udskrivning slog økonomien ved selv de billigste dæk ved brug af kommercielle pellets og faldt i omkostninger ved at bruge affaldsplast. I løbet af deres levetid, hvis det kun betjenes én gang om dagen, Gigabot X kunne producere millioner af dollars af sportsudstyrsprodukter.

"Når kapitalomkostningerne er taget hånd om, som ofte kan være mindre end et år, FPF eller FGF maskiner har et enormt potentiale for at tjene penge. Økonomisk set, de giver absolut mening, " sagde Pearce. "Bundlinjen er, at Gigabot X'er betaler for sig selv under en rimelig belastning og giver to- eller trecifret afkast på investeringen under de fleste scenarier. I det væsentlige, hvis du bruger det mere end en gang om ugen, tjener du nemt penge."

For grønne fab-laboratorier såvel som den spirende makerspace-scene rundt om i verden, Gigabot X præsenterer en tilpasselig, open source, miljøvenlig og sjov mulighed for at hjælpe med at opretholde sit 3-D printcenter.